Обзор прогресса в области 5G и перспектив 6G.

       Оглядываясь на всю историю стандартов мобильной связи, можно отметить, что МСЭ присвоил 3G обозначение IMT-2000, 4G — IMT Advanced, а 5G — IMT-2020, что по сути является стандартом на 10 лет. Как и в феврале 2013 года, когда Министерство промышленности и информационных технологий, Национальная комиссия по развитию и реформам и Министерство науки и технологий совместно инициировали создание рабочей группы по продвижению IMT-2020 (5G), в 2019 году Министерство промышленности и информационных технологий также инициировало создание рабочей группы по продвижению IMT-2020 (5G) на основе 6G. В июне этого года исследовательская рабочая группа по продвижению IMT-2030 (6G) официально опубликовала документ «Общее видение 6G и потенциальные ключевые технологии», в котором подробно изложены общее видение 6G, восемь сценариев бизнес-применения и перспективы 10 потенциальных ключевых технологий. С тех пор, на уровне стандарта, можно сказать, что 5G завершил первый этап предоставления в основном полной стандартной версии, и отрасль переключила свое внимание на развитие 5G и исследование новых технологий 6G. Прежде чем R17 будет заморожен во втором этапе, мы кратко изложим прогресс 5G и сделаем краткий обзор.

01Коммерческий прогресс сети

       Согласно данным GSA, по состоянию на май этого года в 69 странах и регионах в общей сложности 166 операторов запустили коммерческие сети 5G, соответствующие стандарту 3GPP (включая мобильные сети и FWA), а 77 операторов проводят пилотные проекты, планируют и развертывают коммерческие сети 5G SA. Одновременно 436 операторов в 133 странах/регионах инвестируют в сети 5G в форме тестирования, испытаний, пилотных проектов, планирования и фактического развертывания. С точки зрения частотных диапазонов, это в основном n77 (3.3 ГГц, 4.2 ГГц) и n78 (3.3 ГГц~3.8 ГГц).

       Китай лидирует в мире по темпам строительства сетей 5G. По данным Академии информационных и коммуникационных технологий, по состоянию на конец мая этого года в Китае было построено 819 000 базовых станций 5G. Хотя это всё ещё мало по сравнению с общим числом базовых станций 4G, составляющим 5.44 миллиона, на них приходится более 70% от общего числа базовых станций, построенных в мире. В то же время на внутреннем рынке было выпущено 337 моделей мобильных телефонов с поддержкой 5G, а их совокупные поставки приблизились к 300 миллионам. С учётом зарубежных моделей, количество терминалов доступа к сетям 5G достигло 310 миллионов.

02прогресс терминала 5G

       Количество выпущенных 5G-терминалов быстро растёт. По данным GSA, по состоянию на конец мая 2021 года в общей сложности 128 производителей оборудования анонсировали коммерческое или готовящееся к коммерческому выпуску 5G-терминальное оборудование. Общее количество выпущенных в мире 5G-терминальных устройств достигло 822, что на 8.7% больше по сравнению с апрелем, из которых 62% уже коммерциализированы, достигнув 511 моделей, что на 26.5% больше по сравнению с предыдущим кварталом. На рисунке ниже показано количество выпущенных и коммерческих терминалов с марта 2019 года по май 2021 года.

       Ассортимент терминальных устройств также очень широк и включает 416 моделей мобильных телефонов (по меньшей мере 350 из которых уже поступили в продажу), 144 модели FWA CPE (56 из которых уже поступили в продажу), 106 модулей, 45 промышленных/корпоративных маршрутизаторов/шлюзов и т. д. Соотношение представлено на рисунке ниже:

03прогресс в разработке чипсетов 5G

       Будучи основой терминального оборудования 5G, чипсет в значительной степени ограничивает развитие производственной цепочки. В мире существует пять производителей, включая Qualcomm, MediaTek, Huawei HiSilicon, Samsung и Unisoc, которые разрабатывают и производят чипсеты 5G. Согласно статистике GSA, по состоянию на май 2021 года пять производителей чипсетов выпустили в общей сложности 35 коммерческих мобильных платформ и 14 коммерческих модулей 5G-модемов. В то же время, 4 мобильные платформы и 5 модулей 5G-модемов находятся на стадии коммерциализации. В то время как производители чипов стремятся расширить свой ассортимент продукции, производители терминальных устройств получают все больший выбор чипсетов.

       На приведенном ниже графике показано количество выпущенных 5G-чипсетов (мобильных платформ и модемов) с четвертого квартала 2018 года по май текущего года, и мы можем четко видеть тенденцию к ускорению.

04прогресс в разработке приложений для 5G

       Масштабное строительство и коммерциализация сетей 5G ускорили развитие производственной цепочки (терминалы, микросхемы). Однако, что касается приложений, несмотря на быстрый рост числа пользователей (например, в Китае), уровень проникновения 5G среди пользователей превышает 20% от «критической точки» роста приложений. Тем не менее, нет «убойного» приложения, способного вызвать существенное увеличение сетевого трафика. Доля трафика 5G значительно ниже уровня проникновения среди пользователей, и операторы сосредоточились на вертикальных отраслях.

       Промышленные частные сети являются важной областью применения 5G. Согласно отчету известного американского исследовательского агентства Grand View Research, объем мирового рынка частных сетей 5G, как ожидается, будет расти со среднегодовым темпом роста (CAGR) в 37.8% в период с 2020 по 2027 год, достигнув к 2027 году 7.1 млрд долларов США. Поскольку национальная и местная политика поощряют интеграцию 5G и промышленности, промышленные частные сети естественным образом стали важным направлением развития для операторов. В 2020 году все три крупнейших отечественных оператора выпустили продукты для частных сетей 5G и работают с промышленностью над продвижением строительства частных сетей. По данным Министерства промышленности и информационных технологий, в настоящее время ведется строительство более 1,500 проектов «5G + Промышленный интернет», охватывающих более 20 важных отраслей национальной экономики.

       На уровне отраслевых приложений, с выпуском в ноябре 2019 года Плана содействия проекту «5G + Промышленный интернет» (512 проектов) и последующими политическими и отраслевыми мерами, появилось большое количество отраслевых приложений 5G. 31 мая этого года Министерство промышленности и информационных технологий опубликовало документ «Десять типичных сценариев применения «5G + Промышленный интернет» и практику пяти ключевых отраслей», который содержит рекомендации по производству электронного оборудования. В нем представлены примеры из пяти отраслей, включая машиностроение, металлургию, горнодобывающую промышленность и электроэнергетику, а также 10 сценариев, включающих совместные исследования и разработки и проектирование, дистанционное управление оборудованием, совместную эксплуатацию оборудования, гибкое производство, вспомогательную сборку на месте, контроль качества с помощью машинного зрения, диагностику неисправностей оборудования, интеллектуальную заводскую логистику, беспилотную интеллектуальную инспекцию и инспекцию производственной площадки, которые призваны направлять развитие отраслевых приложений.

05Обзор основных проектов стандарта 3GPP R17

Обзор основных проектов стандарта 3GPP R17

       Наша аналитическая статья о R16, опубликованная в прошлом году.«Понять стандарт 3GPP R16 с помощью одного примера»Основные проекты R17 можно кратко описать следующим образом:

Служба многоадресного вещания NR (NR_MBS)

       В сетях 4G уже существуют сервисы многоадресной и широковещательной передачи, а именно eMBMS, определенный 3GPP в версии R9, который может поддерживать коммерческие сценарии использования, включая прямые трансляции мобильного телевидения, видео по запросу, продвижение рекламы, развлечения в автомобиле, обеспечение общественной безопасности и прямые трансляции спортивных мероприятий. В версии R14 функция eMBMS была дополнительно улучшена, и был запущен enTV, который систематически определяет, как транслировать цифровой телевизионный контент через сети мобильной связи.

       NR_MBS предоставляет услуги многоадресной рассылки в сетях 5G и рассматривается четвертым оператором China Mobile, Китайским радио и телевидением, как дифференцированное приложение. Фактически, этот проект был предложен самим Китайским радио и телевидением. Эта услуга может интеллектуально и динамически переключаться между традиционными одноадресными услугами и услугами широковещательной/многоадресной рассылки в соответствии с требованиями сети в реальном времени. Обеспечивая эффективность использования сети, она объединяет методы одноадресной, многоадресной и широковещательной рассылки, формируя «новую систему широковещания» и расширяя возможности поддержки персональных и промышленных услуг.

IIoT和URLLC增强（IIoT_URLLC_enh）

Главная цель — удовлетворить потребности в более широком спектре сценариев использования.

Спутниковая/неземная сеть (NTN)

Для решения проблем связи в отдаленных горных районах, на море и в других условиях, внеземные сети, такие как спутниковые сети, интегрируются с 5G для достижения трехмерного сетевого покрытия. В работе R16 уже исследована интеграция 5G NR и внеземных сетей, а в работе R17 дополнительно изучена интеграция NB-IoT и внеземных сетей.

NR Sidelink增强(D2D)

       В основном это включает в себя V2X, деловые и критически важные коммуникации и т. д. Например, интерфейс Sidelink (также известный как PC5) используется в V2X для передачи сообщений V2X между пользовательскими устройствами. Он также включает в себя реализацию общих функций в некоторых ключевых сценариях использования и достижение максимальной универсальности между бизнес-приложениями Sidelink, сценариями применения V2X и критически важных коммуникаций при одновременном удовлетворении специфических требований.

IAB-рейтинг (NR_IAB_enh)

       IAB — это интегрированный беспроводной доступ и магистральная связь в сетях 5G NR. Расширяя NR для поддержки беспроводной магистральной связи вместо оптоволоконной, включая внутриполосную (канал доступа и магистральный канал используют один и тот же частотный диапазон) и внеполосную (канал доступа и магистральный канал используют разные частотные диапазоны), IAB может значительно снизить сложность и стоимость развертывания сети, особенно сетей миллиметрового диапазона. Усовершенствования IAB в версии R17 направлены на повышение эффективности и поддержку более широкого спектра вариантов использования. Включает в себя улучшения дуплексной связи, расширенные возможности сетевого кодирования, мобильный IAB и многое другое.

MIMO进一步增强（NR_feMIMO）

Дальнейшее расширение возможностей MIMO, поддержка большего количества сценариев использования, поддержка высокоскоростной мобильности, улучшенная поддержка FDD, совершенствование формирования и управления лучами, а также снижение связанных с этим накладных расходов.

Улучшение динамического совместного использования спектра (NR_DSS)

На основе R16, в R17 далее исследуются более совершенные методы планирования между различными операторами связи.

Расширенная поддержка 71 ГГц

Диапазон частот 5G NR разделен на FR1 (410 МГц ~ 7.125 ГГц) и FR2 (24.25 ГГц ~ 52.6 ГГц). В версии R17 диапазон частот 5G NR расширен с 52.6 ГГц до 71 ГГц.

Фаза 2 усовершенствования сервиса определения местоположения 5G (5G_LCS_ph2)

       В версии R16 улучшена технология LCS. В частности, она использует многолучевые характеристики MIMO для определения технологий позиционирования внутри помещений, таких как время прохождения сигнала (RTT), разница времени прихода сигнала (TDOA), измерение угла прихода (AoA) и измерение угла ухода (AoD). Точность позиционирования может достигать 3-10 метров. Версия R17 разработана для обеспечения поддержки позиционирования с чрезвычайно низкой задержкой и чрезвычайно высокой точностью, включая уровни обслуживания горизонтального и вертикального позиционирования, а также зоны обслуживания позиционирования 5G. Данная разработка также позволит абонентским устройствам MCX определять свое местоположение с помощью служб определения местоположения 5G.

终端节能增强（NR_UE_pow_sav_enh）

Изучите технологии, позволяющие еще больше снизить энергопотребление устройств 5G.

Поддержка нескольких USIM-карт (FS_MUSIM)

Расширена функциональность для поддержки мобильных терминальных сервисов с использованием устройств, поддерживающих несколько USIM-карт.

       К другим исследовательским проектам, соответствующим стандарту R17, относятся: усовершенствование сбора данных SON/MDT (NR_ENDT_SON_MDT_enh), усовершенствованная система ретрансляции для повышения энергоэффективности и зоны покрытия (REFEC).Подробный анализ таких тем, как интерактивные сервисы с сетевым управлением (NCIS), многоустройственное и многоидентификационное расширение (MuDE), приоритетное обслуживание мультимедиа, фаза 2 (MBS2), расширение возможностей подключенных дронов (CAV), дальнейшее улучшение многодоступного двойного соединения (LTE_NR-DC_enh2) и др., будет проведен в отдельных статьях.

06Обзор основных проектов стандарта 3GPP R18

R18, как первая версия 5G Advanced, находится на первом этапе разработки предложений. Планируется завершить его на этапе SA#94 в конце 2021 года. Для сбора и систематизации информации, пожалуйста, обратитесь к статье «О чем говорит 5G R18» от «Network Optimizer Mercenary»:

Улучшения в доступе и поддержке сегментирования сети.

       Сетевое сегментирование — ключевая функция 5G. В рамках обновления R18 будет продолжено улучшение доступа к сетевому сегментированию и поддержка связанных функций, включая: поддержку доступа UE к сетевому сегментированию при наличии различных типов ограничений (таких как беспроводные ресурсы, частотные диапазоны и т. д.) и минимизацию влияния прерывания обслуживания при изменении сетевого сегментирования или выделенных ресурсов; поддержку раскрытия информации об управлении/конфигурации сетевого сегментирования и других услугах третьим сторонам.

Гибкая система синхронизации 5G

       В таких вертикальных отраслях, как энергетика, транспорт и финансы, предъявляются все более высокие требования к синхронизации часов. R16 предоставляет средства для обеспечения синхронизации времени через 5G. Система обеспечения устойчивости синхронизации 5G в основном направлена ​​на устранение уязвимости спутниковых служб синхронизации времени GNSS и изучает другие технологии синхронизации часов, совместимые с системой 5G, в качестве гибкого источника синхронизации времени для конечных пользователей, позволяющего дополнять, резервировать или заменять спутниковые службы синхронизации времени GNSS.

Услуги, основанные на определении расстояний

       Определение дальности — это тип алгоритма, реализующего позиционирование и имеющего широкий спектр применений. В рамках проекта R18 будут изучены соответствующие спецификации требований к услугам определения дальности, охватывающие операции определения дальности между пользовательскими устройствами, управление операторами функциями определения дальности в рамках лицензированного спектра, ключевые показатели эффективности определения дальности (точность измерения расстояния и азимута и т. д.) и аспекты безопасности.

Низкое энергопотребление и высокоточная ориентация в сценариях промышленного Интернета вещей.

Высокоточное позиционирование — ключевое применение промышленного интернета. Проект снижает энергопотребление при позиционировании и повышает точность позиционирования, что позволяет удовлетворить потребности большего числа сценариев использования промышленного интернета, таких как химические заводы, подземные шахты и другие опасные объекты.

Внесетевые железнодорожные коммуникации

       Речь идёт о прямой связи между пользовательскими устройствами (UE), независимой от сетевой связи. Она называется технологией Off-Network. Эта технология была включена в стандарт 3GPP MCX. В случае сбоя сети или отсутствия покрытия в отдалённых горных районах, железнодорожная связь может использовать технологию Off-Network. Спецификация 3GPP MCX определяет, что железнодорожная связь может использовать технологию Off-Network даже при наличии сети. В рамках проекта R18 будут изучены новые варианты использования технологии Off-Network для будущих систем мобильной связи на железных дорогах, а также вопросы качества обслуживания (QoS), приоритета, идентификации UE и местоположения, многоадресной/широковещательной/одноадресной передачи, дальности связи, потенциального спектра и других связанных технологий.

Поддерживает тактильные и мультимодальные коммуникационные сервисы.

       Тактильная и мультимодальная коммуникация подразумевает реагирование на ввод данных через множество каналов связи, влияющих на пользовательский опыт, таких как видео, аудио, восприятие окружающей среды, тактильные ощущения и т. д., в сочетании с сетевыми возможностями, такими как сверхнизкая задержка, сверхвысокая надежность и безопасность, для достижения по-настоящему захватывающего пользовательского опыта. Для поддержки тактильных и мультимодальных коммуникационных сервисов системы 5G должны соответствовать различным требованиям к скорости сети, задержке и надежности для разных потоков данных, а также обеспечивать синхронизацию параллельных потоков данных. В рамках проекта R18 будут изучены новые варианты использования тактильных и мультимодальных коммуникационных технологий, а также технические показатели, такие как надежность сети, доступность, безопасность, конфиденциальность, скорость передачи данных, задержка, интервал передачи и другие, связанные с этими вариантами использования.

К другим проектам относятся коммуникационная инфраструктура для интеллектуальных сетей 5G, ретрансляторы 5G, установленные на транспортных средствах, расширенные функции 5G для жилых помещений, персональный Интернет вещей и другие. В будущем мы продолжим отслеживать и анализировать предложения и их исследовательскую составляющую достаточно подробно.

07 Концепция 6G, области применения и потенциальные ключевые технологии.

Группа содействия развитию 6G (IMT-2030 (6G)) через полтора года после своего создания выпустила аналитический документ «Общее видение 6G и потенциальные ключевые технологии». Прошло всего семь лет с тех пор, как группа содействия развитию 5G (IMT-2020 (5G)) выпустила аналитический документ «Видение и требования к 5G». Основные положения этого документа включают:

общее видение

От мобильного интернета (4G) до интернета вещей (5G) эра 6G воплотит в жизнь общую концепцию интеллектуальной связи и цифровых двойников всего. В более широком смысле, к 2030 году и далее:

социальный уровень:

Человеческое общество вступит в эпоху интеллекта, что отразится в сбалансированном и высококачественном социальном обслуживании, научном и точном управлении обществом, а также в том, что экологичное и энергосберегающее социальное развитие станет тенденцией развития общества будущего.

технический уровень:

6G создаст новую сеть с интеллектуальной взаимосвязью людей, машин и объектов, а также эффективной совместимостью интеллектуальных сущностей. На основе значительно улучшенных сетевых возможностей она будет обладать новыми функциями, такими как собственный интеллект, многомерное восприятие, цифровые двойники и собственная безопасность. Будет обеспечено полное использование низкочастотных, среднечастотных и высокочастотных спектральных ресурсов для достижения бесшовного глобального покрытия, объединяющего воздушное, космическое и наземное пространство, чтобы удовлетворить потребности в безопасном и надежном неограниченном подключении «людей, машин и вещей» в любое время и в любом месте.

бизнес-уровень:

Технология 6G обеспечит полное погружение в интерактивные сценарии, многомерное восприятие, интеграцию и симбиоз инклюзивного интеллекта, а также глубокую интеграцию виртуальности и реальности.

Макро-движущие силы развития 6G

Движущая сила социально-структурных изменений:

Дисбаланс в структуре доходов требует применения цифровых технологий для повышения инклюзивности;

Демографический дисбаланс требует использования цифровых технологий для улучшения человеческого капитала и эффективности распределения;

Изменения в структуре социального управления вынудили модернизировать возможности социального управления.

Движущая сила высококачественного экономического развития:

Для устойчивого экономического развития необходимы новые технологии, которые придадут ему новый импульс;

Тенденция глобализации услуг требует дальнейшего снижения комплексных затрат на информационно-коммуникационные услуги.

Факторы, определяющие экологически устойчивое развитие:

Сокращение выбросов углерода и содействие достижению «углеродной нейтральности» требуют повышения энергоэффективности и реализации экологически чистого развития; такие масштабные события, как экстремальные погодные условия и эпидемии, стимулируют развитие более широких возможностей восприятия и более тесного интеллектуального взаимодействия.

Потенциальные сценарии применения 6G

Иммерсивный бизнес

1)Для иммерсивных облачных XR-сервисов требуется сквозная задержка <10 мс и скорость передачи данных на уровне Гбит/с;

2) Для работы голографической коммуникационной службы требуется скорость передачи данных для пользователей в Тбит/с;

3) Для обеспечения связи между сенсорными устройствами требуется задержка на уровне миллисекунд, высокоточное позиционирование и высокий уровень безопасности (защита конфиденциальности);

4) Для интеллектуальных интерактивных сервисов требуется задержка <1 мс, скорость передачи данных >10 Гбит/с и надежность, достигающая 99.99999%.

Умный бизнес

5) Требования к бизнесу в области коммуникационных сенсорных технологий: сети 6G могут использовать коммуникационные сигналы для реализации сенсорных функций, таких как обнаружение целей, позиционирование, идентификация и получение изображений. Беспроводные системы связи смогут использовать сенсорные функции для получения информации об окружающей среде, интеллектуального и точного распределения коммуникационных ресурсов, использования потенциальных коммуникационных возможностей и улучшения пользовательского опыта;

6) Интеллектуальные бизнес-решения Pratt & Whitney превращают персональные и бытовые устройства, различные городские датчики, беспилотные автомобили, умных роботов и другие новые интеллектуальные терминалы в интеллектуальные сущности. Благодаря непрерывному обучению, коммуникации, сотрудничеству и конкуренции, они позволяют достичь сверхвысокой эффективности моделирования и прогнозирования функционирования и развития физического мира, а также принимать оптимальные решения;

7) Цифровой двойник — это цифровое отражение объектов или процессов в физическом мире в цифровом пространстве. Интеллектуальное взаимодействие между людьми, людьми и вещами, а также вещами и вещами может быть реализовано посредством отображения в цифровом мире. Путем моделирования, проверки, прогнозирования и управления физическими объектами или процессами в цифровом мире можно получить оптимальное состояние физического мира. Цифровые двойники требуют сетей с пропускной способностью в триллионы соединений, задержкой менее миллисекунды, скоростью передачи данных на уровне Тбит/с и высокими требованиями к безопасности.

Глобальный бизнес

8) Полное покрытие объединяет наземные сотовые сети с космическими сетями, включая сети высокоорбитальных спутников, сети средне- и низкоорбитальных спутников, высотные платформы и беспилотные летательные аппараты, для создания глобальной трехмерной сети, обеспечивающей широкое покрытие «космос-космос-наземное пространство» и предоставляющей пользователям широкополосные услуги мобильной связи без «слепых зон».

Потенциальные ключевые технологии

Усовершенствованная технология беспроводного радиоинтерфейса:

Базовая технология физического уровня беспроводного радиоинтерфейса, технология сверхбольшой MIMO и полнодуплексная технология.

Новая технология беспроводной передачи данных в физическом измерении:

Технология интеллектуальных метаповерхностей, орбитальный угловой момент, интеллектуальная голографическая радиотехнология.

Технологии связи в терагерцовом и видимом диапазоне:

Технология связи Терагерца, технология видимого света.

Ключевые технологии междоменной интеграции:

Интеграция восприятия общения.

Новый тип сети с эндогенным интеллектом:

Новый радиоинтерфейс с эндогенным интеллектом и новая сетевая архитектура с эндогенным интеллектом.

Ключевые сетевые технологии:

Распределенная автономная сетевая архитектура, интегрированная спутниково-наземная сеть, детерминированная сеть, сеть с учетом вычислительной мощности и сетевая эндогенная безопасность, поддерживающая многорежимное доверие.

Исследования в области 6G только начались. До этого момента 5G будет более широко внедряться и применяться, а успешное коммерческое использование 5G заложит прочную основу для развития 6G.

Референсы

1. GSA, «Краткий обзор списка устройств 5G», июнь 2021 г.

2. GSA, «LTE, 5G и 3GPP IoT CHIPSET REPORT: резюме», май 2021 г.

3. GSA, «Обзор сетей, технологий и спектра», июнь 2021 г.

4. Интернет-наёмник, "О чём говорит 5G R18?", май 2021 г.

5. Группа по продвижению IMT-2030 (6G), «Белая книга: Общая концепция 6G и потенциальные ключевые технологии», июнь 2021 г.

Этот контент взят из интернета./ Применение 5G в промышленностиДанный сайт предоставляет возможность только перепечатки. Мнения, позиция, используемые технологии и т.д. в этой статье не имеют никакого отношения к данному сайту. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации!